面向电—热综合能源系统的混合状态估计方法

综合能源系统(IES)涵盖电、热、气等多种能源类型,运行状态复杂、设备动态特性多样,为了保证IES安全可靠运行需要进行状态估计(SE)。在此背景下,针对IES状态估计时效性和准确性较差的问题,提出一种面向IES的混合状态估计方法。首先,分析耦合量测模型对IES量测冗余度的影响,以及量测冗余度增加对热网状态估计效果的影响;其次,在IES中引入分布式状态估计,构建2种不同区域划分场景并进行对比分析;最后,选取30节点电力网络与17节点热网耦合IES进行仿真分析,算例结果验证所提方法的有效性与实用性。     

计及灵活性需求偏差的综合能源系统分布鲁棒优化调度

为了分析分布式新能源和需求侧灵活响应资源的不确定性对综合能源系统(IES)的影响:首先,建立了IES灵活性供需模型;其次,构建了基于场景概率驱动的IES两阶段分布鲁棒优化模型;最后,采用列与约束生成算法进行迭代求解,通过仿真验证了该模型和求解算法的有效性。相较于传统的IES优化调度,其所提模型减少了系统的总运行成本,提升了系统的灵活性。     

面向规模化风电消纳的电-气-氢能源互联系统协同规划

高比例风电接入系统趋势下,考虑将规模化新能源转化为氢气等清洁气体,配合燃气设备发电,以解决可再生能源消纳和减少碳排放问题。首先介绍了电-气-氢能源互联系统能流结构框架和关键设备运行模型;其次,计及源、荷的不确定性,构建含燃气机组、储氢装置、燃料电池以及电转气(Power To Gas, P2G)设备的优化规划模型,通过二阶锥松弛和分段线性法将其转化为混合整数线性规划模型进行求解;最后采用IEEE-9节点电力网络和7节点天然气网络联合系统进行算例验证。结果表明,储氢装置及燃料电池的应用,降低规划总成本的同时能够提升风电消纳和减少碳排放,且考虑不确定性的规划方案能够提高系统灵活性,保证系统可靠运行。     

基于LSTM分位数回归的零碳能源系统不确定性规划方法研究

零碳能源系统是建设清洁低碳能源体系、促进碳中和目标达成的有效途径。但风、光等可再生能源发电的间歇性和波动性给零碳能源系统的合理规划与科学配置带来巨大挑战。基于此,提出了基于长短期记忆网络（LSTM）分位数回归的零碳能源系统不确定性规划方法。首先,构建了零碳能源系统的物理结构,并对系统内典型设备进行建模;其次,基于区间数理论思想,构建了基于LSTM分位数回归的光伏发电区间预测模型;然后,以系统年总经济成本最小为目标函数,构建了可实现设备配置与运行策略协同优化的混合整数线性规划模型;最后,通过典型算例分析,验证了所提模型应对零碳能源系统不确定性规划的可行性。     

考虑综合需求侧响应的区域性综合能源系统运行优化

综合能源系统(Integrated Energy System,IES)为解决能源困境提供了新的途径。将需求侧响应引入区域性综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES),在RIES框架下,提出一种考虑综合需求侧响应(Integrated Demand Side Response,IDSR)的运行优化模型。首先以典型的冷\热\电RIES为框架,根据能源生产、转换、消费各环节的能量流动关系,建立了RIES的多能量流模型。然后从能量转移的角度出发,分析了通过开展IDSR转移系统能量流,提升可再生能源消纳的潜力。最后以系统运行的经济性为目标,考虑系统能量平衡和各能源设备的运行约束,建立了考虑IDSR的RIES运行优化模型,并设计了求解算法。以某地区RIES为例,对所提的方法和模型进行了计算验证,结果表明开展IDR能够有效提升系统经济性,提高可再生能源消纳水平。     

热力管网模型及单点泄漏故障诊断方法研究

综合对比了国内外泄漏故障诊断技术的优缺点,据此提出了枝状热力管网单点泄漏的故障诊断方法—插入虚拟节点法,定义了一个管网报警阀的概念。以某市南市区的枝状热力管网从某正常运行状态过渡到故障状态为研究对象,采用图论和线性代数相结合的方法建立了热力管网水力计算模型,并应用环方程法对模型进行了求解,验证了所提方法和所设管网报警阀值域的合理性。     

区域电-气综合能源系统故障恢复与维修协调优化策略

极端灾害事件的频发严重威胁区域电-气综合能源系统(Regional Integrated Electricity-Natural Gas System, RIENGS)的安全可靠运行,协调故障恢复与维修策略可有效提升系统的韧性。针对深度耦合的RIENGS,文中提出一种面向韧性提升的灾中-灾后两阶段故障恢复与维修调度的协调优化策略。首先,在灾中第一阶段,建立RIENGS故障快速恢复模型,考虑负荷优先级和系统拓扑重构策略,在应急恢复阶段实现重要负荷的快速恢复;然后,在灾后第二阶段,以系统总负荷损失成本最小和维修时间最少为目标函数,建立RIENGS网络重构和维修调度优化模型,并将模型转化为混合整数二阶锥规划(Mixed-integer Second-Order Cone Programming, MISOCP)问题;最后,通过13节点配电网和7节点配气网进行算例分析,验证了所提方法在减少RIENGS负荷损失方面的有效性。     

基于机会约束的园区综合能源系统优化调度

基于机会约束理论应对可再生能源的不确定性,构建了考虑不确定性的园区综合能源系统优化调度模型。同时针对引入机会约束后所建立的随机优化问题,通过序列运算理论对机会约束进行确定性转化,降低了求解的复杂度,并调用CPLEX对转换后得到的混合整数线性规划模型进行求解。算例仿真验证了该模型和方法的可行性,同时在稳定性和求解速度方面较启发式算法有所提升。     

计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划

冷、热、电等能源行业分开规划、独立运行的传统模式制约着电力系统综合能效的提高。为推行碳排放交易政策,改变传统单一经济目标主导的规划模式,将碳交易与综合能源系统规划相结合,提出一种计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划方法。首先,建立了包含碳排放量计算、碳排放初始配额和碳交易成本的数学模型。其次,在分析综合能源系统投资运行成本计算模型的基础上,以碳交易成本和系统投资运行成本最小为目标,计及电、冷、热多种能源约束和热网损耗约束,构建综合考虑经济性及低碳性的规划模型。算例仿真结果表明,地理距离较近的多能源站通过热网可实现热能互供互济,且在综合能源系统规划中计及碳交易成本能有效降低系统碳排放,提高系统整体能效,具有可观的经济效益。     

FPSO能源系统优化研究

随着深海及边际油田的不断开发,FPSO（浮式生产储卸油装置）广泛应用于海上油气田开发。FPSO作为兼具产能和耗能的油气生产装置,在满足其用能需求的前提下,采取一个经济的能源分配方案,不仅有利于降低建设成本,同时有助于提高整个系统的能源利用率,促进节能。以能源系统年总成本费用最低为目标函数,在考虑能源平衡约束和技术约束的条件下,建立并求解一个FPSO分布式能源系统的混合整数线性规划（MILP）模型,以此确定年总成本最少的情况下的设备选择和容量以及相应的运行方案,从而达到节能降耗的目的。以渤海某FPSO为实例,对模型进行了计算验证。结果表明,与传统的运行方案相比,分布式能源系统可降低经济费用14.6%。此外,研究了能源价格对系统经济性的影响,发现天然气价格的上涨对DES（分布式能源系统）设计和运行影响较大。     

热水锅炉供热系统优化规划

为了适应供热系统优化规划的需要,本文应用系统工程的理论和方法,将热源、热网、热用户做为一个整体进行分析,使总的技术和经济指标最佳,为此提出了热源类型为热水锅炉房的供热系统优化规划的数学模型;文中将所述模型归纳为一个有产量约束。多地点、多设备、不同原料、同一产品的工厂选址及其中设备的最优配置问题。通过模型求解,可确定热源的位置、供热能力、设备的组合方式和运行方式,确定热网管线的最优走向、管径及热源中设备与热用户的最佳供求关系。 在确定最优方案的同时,还应用技术经济评价方法,计算出技术经济评价的有关参数,包括静态和动态投资回收期、净现值、内部收益率等。     

基于两层优化的主动配电网储能优化配置

针对主动配电网储能系统优化配置问题,考虑运行控制策略对规划方案的影响,提出一种基于两层优化的配置方法。在短时间尺度的内层优化中,利用低通滤波算法提取上网功率高频分量,以高频分量变异系数和可再生能源浪费率最小为目标,基于标量化方法和粒子群算法优化主动配电网控制策略。在长时间尺度的外层优化中,构建多目标优化模型,最小化投资成本和可再生能源浪费率,采用NSGA-Ⅱ算法求取储能系统配置的Pareto最优解。由于运行控制和规划配置间存在相互影响,将不同时间尺度的内外层优化置于统一的框架内,以可再生能源浪费率、储能系统配置位置和容量为耦合变量交替迭代求解。结合算例,对所提模型及其求解方法进行了验证。算例分析表明:主动配电网中储能系统优化配置能够有效提高电网对可再生能源的消纳能力。     

基于两层优化的主动配电网储能优化配置

针对主动配电网储能系统优化配置问题,考虑运行控制策略对规划方案的影响,提出一种基于两层优化的配置方法。在短时间尺度的内层优化中,利用低通滤波算法提取上网功率高频分量,以高频分量变异系数和可再生能源浪费率最小为目标,基于标量化方法和粒子群算法优化主动配电网控制策略。在长时间尺度的外层优化中,构建多目标优化模型,最小化投资成本和可再生能源浪费率,采用NSGA-Ⅱ算法求取储能系统配置的Pareto最优解。由于运行控制和规划配置间存在相互影响,将不同时间尺度的内外层优化置于统一的框架内,以可再生能源浪费率、储能系统配置位置和容量为耦合变量交替迭代求解。结合算例,对所提模型及其求解方法进行了验证。算例分析表明:主动配电网中储能系统优化配置能够有效提高电网对可再生能源的消纳能力。     

协作多跳水声网络能量最小路径研究

研究在给定接收信噪比条件下协作多跳水声网络能量最小路径问题.考虑一个二维协作多跳网络模型,源节点和目的节点通过任意分布的中继节点及其附近的协作节点进行数据通信.建立了该网络的能量模型,并通过最优频率-距离关系的近似表达简化能量模型;在此基础上分析了可变发送功率模式下的能量最小路径,对节点间距和协作节点数量进行联合优化,从理论上证明了当各中继节点选取相同数量的协作节点,且中继节点按直线等距路径分布时网络总能耗最小,并给出了直线等距网络最优节点间距和最优协作节点数量的求解方法.仿真结果验证了该理论的正确性.     

含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济运行

针对当前电力系统中弃风现象严重以及二氧化碳排放量高的问题,提出一种含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济调度模型,引入经济折算系数将二氧化碳排放量折算到经济维度和系统的运行成本共同组成综合成本最低的目标函数,并考虑含电转气的电力系统及天然气系统的能流模型与安全约束,用内点法予以求解。采用修改的IEEE 30节点电力系统和比利时20节点天然气网络进行算例分析,通过比较4种不同模型下的综合成本与二氧化碳排放量,验证所提模型能有效兼顾系统运行的低碳性和经济性,同时大大提高消纳风电能力。取不同经济折算系数会得到低碳性与经济性不同侧重的最优调度结果。     

考虑能量方程影响的燃气管道流动特性分析

采用特征线法对高压燃气长输管道非稳态流动的数学模型进行了数值求解,考虑能量方程和城市用气规律,对燃气管网非稳态流动问题从理论上进行了分析,解决了由于忽略能量方程所带来的计算精度低的问题,编制出了用户负荷随时间变化时,压力、温度、流量沿管线分布的动态模拟程序,并给出了计算实例。     

基于遗传算法的混合供能系统

针对充分有效使用各种能源的问题,提出了一种基于遗传算法的混合供能系统.该系统能根据全天电负荷和热力负荷的实时变化来调度火力发电厂、风力发电机、光伏发电机和燃气轮机的使用,利用遗传优化算法求解在系统经济使用最小的情况下,电-气-热混合供能系统的各组件运行状态.基于IEEE14节点网络的仿真与测试结果表明,所提出的优化方法和供能系统可以有效解决电-气-热混合功能系统的优化调度问题,保证能源互联网络的经济运行.     

考虑供能网络约束的园区型电-热综合能源系统优化配置

搭建了园区型综合能源系统的基本网架结构,建立了热泵机组、热电联产机组、蓄热罐、电锅炉、电制冷机、余热吸收式制冷机的数学模型,构建了考虑园区供能网约束的双层优化配置模型。模型上层以最小化园区能源站的年综合投资成本为目标,模型下层以系统的年运行费用最低为目标,并基于配电网的Distflow二阶锥模型和线性热网络方程建立供能网络模型。在规划求解过程中,引入了二阶锥松弛技术对模型的电网潮流约束进行凸优化松弛,同时采用了线性热网络方程,以提升模型的可解性和计算速度。最后在改进的IEEE-33节点配电网和8节点供热系统中进行了算例分析,结果表明,所构建的系统优化配置模型在一定程度上提高了园区型综合能源系统的经济性,验证了所提模型的有效性。     

电梯能耗的混合预测控制方法

目的为实现电梯群控系统的最佳派梯调度及节约能源提供重要的决策依据．方法针对电梯能耗的预测问题，分别讨论了基于ARMA模型的预测算法和基于径向基函数（RBF）神经网络的预测方法．在此基础上，提出了一种将ARMA模型预测与RBF神经网络预测相结合的混合预测方法．新方法综合了两种算法的优点．能较好地满足电梯能耗的预测要求．探讨了新方法在电梯能耗预测中的应用情况，根据电梯实测数据进行了仿真试验，对实际能耗和预测能耗进行了比较和误差分析．结果达到了预测速度较快、预测精度较高的效果，验证了该方法的可行性．结论该混合预测方法应用于电梯能耗的多步预测时，具有较好的预测性能．取得了较好的预测结果．     

基于免疫算法的电力线通信网接入点规划方法

为了保证电力系统安全有效地运行,需要对接入点位置进行部署规划。首先建立接入点位置优化模型,然后综合考虑经济性、可靠性、网络时延和N-1原则,提出了一种基于免疫算法的配用电通信网接入点规划方法。仿真结果表明,该方法能在不同网络条件下进行接入点部署规划,并在保证可靠性和经济性的条件下缩短网络时延。